解析太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)

　　1、太陽能光伏發(fā)電簡介

　　光伏發(fā)電是利用光生伏打效應(yīng)，使太陽光輻射能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式，是當(dāng)今太陽光發(fā)電的主流。太陽光發(fā)電是無需通過熱過程直接將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式，它包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電。

　　2、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的類別

　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)可區(qū)分為兩大類別，一是獨立系統(tǒng)，二是系統(tǒng)聯(lián)系系統(tǒng)（或稱為與交流電網(wǎng)聯(lián)系系統(tǒng)）。獨立系統(tǒng)是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的最基本的形式，又稱為太陽能發(fā)電的原型系統(tǒng)。這種系統(tǒng)多用于遠離市區(qū)（無人操控）的海上燈塔、浮標、山頂?shù)臒o線中繼電臺等，作為供電電源。由太陽能電池陣列輸出的直流功率直接供給負荷。如果負荷是交流的，則還須將直流電通過逆變器變換為交流電。此外，輸出的直流能量還同時供蓄電池充電。由于負荷的電壓經(jīng)常會產(chǎn)生波動，故還應(yīng)設(shè)置控制器以調(diào)節(jié)電壓。從電力系統(tǒng)的術(shù)語來說，稱為“逆潮流”運行或通俗地稱為“賣電”。反之，對電力公司來說正常運行是向用戶供電，稱為“正潮流”。系統(tǒng)聯(lián)系型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點是，當(dāng)陰雨天氣或夜間太陽能發(fā)電量不足時，可以通過系統(tǒng)聯(lián)系直接向市電電網(wǎng)買電。系統(tǒng)聯(lián)系系統(tǒng)的另一重要優(yōu)點是可以取消蓄電池，使成本降低，且加強了供電的穩(wěn)定性和可靠性。

　　3、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方式

　　太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光-熱-電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光-電直接轉(zhuǎn)換方式。

　　3.1、光-熱-電轉(zhuǎn)換方式

　　通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光-熱轉(zhuǎn)換過程；后一個過程是熱-電轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣。

　　3.2、光-電直接轉(zhuǎn)換方式

　　該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光-電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。

　　4、影響太陽能光伏發(fā)電的主要因素

　　太陽能的利用主要是利用到達地面的太陽輻射。太陽輻射可分為兩種。一種是從光球表面發(fā)射出來的光輻射，因為它以電磁波的形式傳播光熱，所以又叫做電磁波輻射，這種輻射由可見光和不可見光組成。另一種是微粒輻射，它是帶正電荷的質(zhì)子和大致等量的帶負電荷的電子以及其他粒子所組成的粒子流，微粒輻射平時較弱，能量也不穩(wěn)定，在太陽活動極大期最為強烈，對人類和地球高層大氣有一定的影響，但是一般來說不等它輻射到地球表面上來，便在漫長的日地遙遠的路途中逐漸消失了。為此太陽輻射主要是光輻射。由于大氣層的存在，真正到達地球表面的太陽輻射能的大小，則受多種因素的影響，一般來說太陽高度、大氣質(zhì)量、大氣透明度、地理緯度、日照時間及海拔高度是影響的主要因素。 

　　5、并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成

　　光伏系統(tǒng)由以下三部分組成：太陽電池組件；充、放電控制器、逆變器、測試儀表和計算機監(jiān)控等電力電子設(shè)備和蓄電池或其它蓄能和輔助發(fā)電設(shè)備。

　　光伏系統(tǒng)具有以下的特點：

　?。?）沒有轉(zhuǎn)動部件，不產(chǎn)生噪音；

　?。?）沒有空氣污染、不排放廢水；

　?。?）沒有燃燒過程，不需要燃料；

　?。?）維修保養(yǎng)簡單，維護費用低；

　　光伏系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，光伏系統(tǒng)應(yīng)用的基本形式可分為兩大類：獨立發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。應(yīng)用主要領(lǐng)域主要在太空航空器、通信系統(tǒng)、微波中繼站、電視差轉(zhuǎn)臺、光伏水泵和無電缺電地區(qū)戶用供電。

　　6、發(fā)展與展望

　　20世紀90年代以來是我國光伏發(fā)電快速發(fā)展的時期。在這一時期我國光伏組件生產(chǎn)能力逐年增強，成本不斷降低，市場不斷擴大，裝機容量逐年增加，2006年累計裝機容量達35MW，約占世界份額的3%，10多年來，我國光伏產(chǎn)業(yè)長期平均維持了全球市場1%左右的份額。到2020年前，我國光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)將會得到不斷的完善和發(fā)展，成本將不斷下降，光伏市場會發(fā)生巨大的變化：預(yù)計2005-2010年，我國的太陽能電池主要用于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電成本到2010年將約為1.20元/kWh；

　　2010-2020年，光伏發(fā)電將會由獨立系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電成本到2020年將約為0.60元/kWh。到2020年我國光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平有望達到世界先進行列。目前，世界太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)還處于初級階段，為了保證太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，需要做好以下工作：

　　（1）研制太陽能光伏電池最大功率跟蹤算法，實現(xiàn)太陽光最大功率跟蹤；

　　（2）研制太陽能光伏陣列的優(yōu)化組合算法，實現(xiàn)太陽能光伏電池陣列的優(yōu)化組合；

　　隨著全世界能耗的不斷上升，濫用化石能源導(dǎo)致的環(huán)境污染日益嚴重，人類在應(yīng)對經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的同時，還要著重關(guān)注生態(tài)平衡的問題。人類對于太陽能利用方面的探索和研究將更加積極，同時也預(yù)示著太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電將在未來的社會中扮演越來越重要的角色。